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應(yīng)用案例
ABB 軟啟動(dòng)器的應(yīng)用

ABB 軟啟動(dòng)器的應(yīng)用
 

 
［摘要］本文介紹了鼠龍式電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)啟動(dòng)方式及啟動(dòng)特性，就ABB軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)特點(diǎn)、保護(hù)特性、軟停止特性及運(yùn)用等幾方面進(jìn)行重點(diǎn)闡述。
[關(guān)鍵詞］軟啟動(dòng)器 軟啟動(dòng) 軟停止

一、鼠龍式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式及特性

鼠龍電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式有以下幾種：全電壓?jiǎn)?dòng)、星三啟動(dòng)、自耦降壓?jiǎn)?dòng)、延邊三角啟動(dòng)、電阻減壓?jiǎn)?dòng)、電抗減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，各種啟動(dòng)方式的啟動(dòng)機(jī)械特性見(jiàn)圖一。




常見(jiàn)的啟動(dòng)方式有直接啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)、自耦降壓?jiǎn)?dòng)、軟起動(dòng)器啟動(dòng)。其主要特點(diǎn)如下：

直接啟動(dòng)：
※高啟動(dòng)電流
※高啟動(dòng)力矩
※最短的啟動(dòng)時(shí)間
※只能直接停止電機(jī)運(yùn)行
※啟動(dòng)裝置便宜

星三角啟動(dòng)：
※低啟動(dòng)電流(不能調(diào)節(jié)O．33Iqd)
※在切換瞬間有尖鋒電流／力矩沖擊
※低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
※長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間
※只能直接停止電機(jī)運(yùn)行

自耦降壓?jiǎn)?dòng)：
※變壓器有抽頭可調(diào)啟動(dòng)電流
※在切換瞬間有尖鋒電流／力矩沖擊
※中／低啟動(dòng)電流
※長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間
※只能直接停止電機(jī)運(yùn)行

軟起動(dòng)器啟動(dòng)：
※可調(diào)啟動(dòng)電流
※可校調(diào)啟動(dòng)力矩
※可實(shí)現(xiàn)軟停止過(guò)程
※適當(dāng)?shù)膯?dòng)時(shí)間
※對(duì)機(jī)械設(shè)備和管道的最小磨損

二、軟啟動(dòng)器的功能

為了適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)，為減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。對(duì)機(jī)械的磨損。減少對(duì)啟動(dòng)裝置的維護(hù)。可調(diào)啟動(dòng)電流。可校調(diào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩�？绍浲＼�(chē)的軟啟動(dòng)器被廣泛應(yīng)用于鼠龍型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，現(xiàn)以ABB公司軟啟動(dòng)器為例：詳細(xì)介紹其功能及特性。ABB公司軟啟動(dòng)器有以下規(guī)格型號(hào)：PSS03—25—500L兩相控制適用于小型電機(jī)的緊湊設(shè)計(jì)。這種小型軟啟動(dòng)器具有內(nèi)置的旁路觸點(diǎn)。可長(zhǎng)期帶負(fù)載運(yùn)行。PSSI8／30一PSS142／245適用于普通性負(fù)載。同一裝置可用“外接”和“內(nèi)接”兩種連接方法(圖二)。采用內(nèi)接可減少42％ 流經(jīng)軟啟動(dòng)器的電流。也就說(shuō)使用戶(hù)有可能用58A的軟啟動(dòng)器來(lái)控制和運(yùn)行IOOA的電機(jī)。限流功能為可選
件。因此其啟動(dòng)特性有兩種設(shè)定：1)無(wú)限定啟動(dòng)電流時(shí)：可設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間(O一3os)，啟動(dòng)電壓(3O％ 一70％Ue)其起動(dòng)曲線見(jiàn)圖三。2)有限定啟動(dòng)電流：需外接數(shù)個(gè)電流互感器(變化為／1)，可設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)電流倍數(shù)。其啟動(dòng)曲線見(jiàn)圖四。PSS軟停止
特性可設(shè)定停止時(shí)間(0—30S)，特性曲線見(jiàn)圖五




PSS在起動(dòng)、運(yùn)行、停止過(guò)程。當(dāng)啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，并由K5輸出信號(hào)。信號(hào)燈亮可指示，監(jiān)測(cè)軟啟動(dòng)器是否故障，過(guò)熱，外部是否缺相。并由K6信號(hào)電器輸出信號(hào)，F(xiàn)故障燈亮。

PSD和PSDH；可適用各類(lèi)應(yīng)用，包括常啟動(dòng)及重載啟動(dòng)；柔性組合的電位器式參數(shù)設(shè)定。清晰的LED狀況與故障指示于單元前板上�？蛇x配電子式過(guò)載保護(hù)脫扣器，為適用不同負(fù)載選擇開(kāi)關(guān)。

PSD和PSDH啟動(dòng)特性(對(duì)于PSDH型這種脫扣器為標(biāo)準(zhǔn)配置。可設(shè)定的參數(shù)有：電動(dòng)機(jī)額定電流的設(shè)定(70％ 一100％Ie)，更精確地限定啟動(dòng)電流。帶電過(guò)載的精確保護(hù)；啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定(0—60S)；初始電壓(10％ 一6O％Ue)；限定啟動(dòng)電流倍數(shù)(2—5le)。其曲線見(jiàn)圖四。

PSD和PSDH軟停止特性由以下兩個(gè)參數(shù)設(shè)定：停止時(shí)間(0—240S)；跌落電壓Usd(30％ 一100％Ue)。其停車(chē)曲線見(jiàn)圖五。

PSD和PSDH型軟啟動(dòng)器為適應(yīng)不同情況。有以下幾種選擇開(kāi)關(guān)：
◆對(duì)于木工機(jī)械、壓縮機(jī)等間段工作制負(fù)載提供節(jié)能(PF)選擇開(kāi)關(guān)。節(jié)能功能反應(yīng)時(shí)間。普通速／慢速選擇開(kāi)關(guān)。其節(jié)能特性曲線見(jiàn)圖六。
◆對(duì)于攪拌機(jī)、球磨機(jī)等靜負(fù)載大的電機(jī)負(fù)載。提供脈沖起動(dòng)，其特性曲線見(jiàn)圖七。
◆對(duì)于球磨機(jī)、粉碎機(jī)等易堵轉(zhuǎn)等負(fù)載。電機(jī)負(fù)載提供保護(hù)功能的大電流斷開(kāi)功能sc，即當(dāng)sc=ON時(shí)啟動(dòng)電流超過(guò)限定電流200ms。當(dāng)運(yùn)行時(shí)。過(guò)載電流超載。經(jīng)50ms軟啟動(dòng)跳閘。
◆PSD和PSDH軟啟動(dòng)器提供以下?tīng)顟B(tài)指示：電機(jī)運(yùn)行指示，并由信號(hào)繼電器K4給出信號(hào)；啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束指示，并由信號(hào)繼電器K5給出信號(hào)；缺相斷開(kāi)，軟啟動(dòng)器過(guò)熱，電路板故障等故障指示并由信號(hào)繼電器K6給出信號(hào)。過(guò)載保護(hù)指示，并由K3給出信號(hào)。




三、用軟啟動(dòng)器起動(dòng)電機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于用軟啟動(dòng)器起動(dòng)電機(jī)，相對(duì)許多其它傳統(tǒng)的起動(dòng)方法，具有以下許多的優(yōu)點(diǎn)：

l_減少電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊：

當(dāng)使用傳統(tǒng)的直接起動(dòng)方式時(shí)，由于電機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流是額定電流的七到八倍，有些新式電機(jī)由于轉(zhuǎn)子的起動(dòng)慣量很小，所以其起動(dòng)電流可能會(huì)達(dá)到額定電流的十倍。因此會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一個(gè)巨大的沖擊。如果變壓器容量較小，或者在同一時(shí)間內(nèi)有多臺(tái)電機(jī)同時(shí)起動(dòng)的話，則有可能會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)電壓的急劇跌落。同時(shí)，由于變壓器額定電流的限制，電機(jī)有可能在起動(dòng)階段無(wú)法加速到額定轉(zhuǎn)速，從而導(dǎo)致電機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)行，電流過(guò)高。我們?cè)贏BB設(shè)在瑞典的軟啟動(dòng)器制造廠做過(guò)一個(gè)試驗(yàn)。對(duì)象是一臺(tái)風(fēng)機(jī)，由額定電流為205A的110KW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其直接起動(dòng)電流為1947．5A，當(dāng)將其連接在一臺(tái)800KVA的變壓器上時(shí)，由于該變壓器的額定電流只有1154．7A。所以電機(jī)無(wú)法起動(dòng)，轉(zhuǎn)速無(wú)法加速到額定轉(zhuǎn)速，溫度上升很快。變壓器也由于超負(fù)荷運(yùn)行而造成鐵心溫度超限。

當(dāng)使用另外一種傳統(tǒng)的起動(dòng)方法，星、三角起動(dòng)時(shí)。雖然該起動(dòng)方法屬于一種降壓?jiǎn)?dòng)方式，但是，由于起動(dòng)電流只有直接起動(dòng)時(shí)的30％ 左右，而且不可調(diào)，所以這經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在星型工作狀態(tài)下無(wú)法加速到額定轉(zhuǎn)速。而一旦電機(jī)在非額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下切換到全壓狀態(tài)(三角狀態(tài))，則會(huì)造成一個(gè)非常大電流沖擊，而該電流沖擊有可能與直接起動(dòng)時(shí)一樣高。另外，風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載在起動(dòng)初期的負(fù)載轉(zhuǎn)距相對(duì)較低，但是隨著轉(zhuǎn)速的上升，其負(fù)載力矩成平方量關(guān)系地增長(zhǎng)。在這種情況下，如果使用星、三角起動(dòng)的方式。則馬達(dá)最多只能夠加速到額定轉(zhuǎn)速的80％ 到85％左右。這樣，在星、三角切換中。必然會(huì)有大電流的沖擊。另外，對(duì)于一些起動(dòng)負(fù)載會(huì)變化的場(chǎng)合。由于星型運(yùn)行中，電壓已經(jīng)被限定為額定電壓的58％ 左右，所以根本無(wú)法滿足起動(dòng)負(fù)載變化的需要。

如果使用軟啟動(dòng)器的話。則由于起動(dòng)電壓和起動(dòng)時(shí)間都是線性可調(diào)的，同時(shí)得益于ABB軟啟動(dòng)器的限流功能。所以。根據(jù)不同的使用環(huán)境。不同的使用要求，可以通過(guò)調(diào)節(jié)起動(dòng)電壓、起動(dòng)電流和限流倍數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電機(jī)起動(dòng)。還是上面所舉的電機(jī)起動(dòng)。當(dāng)在直接起動(dòng)時(shí)。由于變壓器的容量不夠。所以電機(jī)無(wú)法起動(dòng)起來(lái)。但是換用軟啟動(dòng)器后，將電機(jī)的起動(dòng)電壓設(shè)定為30％Un，起動(dòng)時(shí)間為lOS，電流限制為4XIn。軟啟動(dòng)器成功起動(dòng)電機(jī)。實(shí)際測(cè)到數(shù)據(jù)如下：起動(dòng)瞬間電壓：120V；完全起動(dòng)時(shí)間9．5S；電流在起動(dòng)過(guò)程中一直保持在815A左右。在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，電網(wǎng)電壓一直保持在394V左右，沒(méi)有像直接起動(dòng)時(shí)，電壓有個(gè)明顯的突降。通過(guò)這個(gè)試驗(yàn)可以看出，使用軟啟動(dòng)器可以保證在不對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大沖擊的情況下，順利起動(dòng)電機(jī)。同時(shí)，在以前無(wú)法起動(dòng)的情況下，通過(guò)使用軟啟動(dòng)器。也把不可能辦到的變成可能辦到的。

2．減少起動(dòng)時(shí)起動(dòng)力矩對(duì)包括電機(jī)和負(fù)載兩方面的沖擊。

對(duì)于直接起動(dòng)來(lái)說(shuō)，從上面所提試驗(yàn)中所得出的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速曲線中可看出：(灰色為負(fù)載轉(zhuǎn)矩)

不管所接負(fù)載是什么類(lèi)型(用直流變頻設(shè)備模擬出各種類(lèi)型的負(fù)載)，直接起動(dòng)都可滿足起動(dòng)要求，但是，由于電機(jī)實(shí)際輸出之轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于負(fù)載實(shí)際需要的(重載、輕載或風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載如上圖)，所以會(huì)造成一個(gè)很大的機(jī)械沖擊，反映到實(shí)際情況下，就是傳動(dòng)帶打滑、機(jī)械磨損等等。而對(duì)于星、三角起動(dòng)來(lái)說(shuō)，由下圖可看出：(灰色為負(fù)載轉(zhuǎn)距)




當(dāng)起動(dòng)輕型負(fù)載時(shí)，雖然可以滿足起動(dòng)要求，但是仍然會(huì)有一個(gè)機(jī)械沖擊。當(dāng)起動(dòng)重型負(fù)載時(shí)， 由中間那幅圖可看出。星、三角起動(dòng)根本無(wú)法滿足要求。當(dāng)起動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載時(shí)，其機(jī)械沖擊更加強(qiáng)烈，有可能在切換的瞬間，其機(jī)械沖擊與直接起動(dòng)時(shí)相同。由此造成的問(wèn)題，有可能比直接起動(dòng)更嚴(yán)重。

◆如果使用軟啟動(dòng)器的話，由于軟啟動(dòng)器可以根據(jù)實(shí)際的情況調(diào)節(jié)，所以不管對(duì)任何類(lèi)型的負(fù)載，在起動(dòng)過(guò)程中，它都可以輕松的應(yīng)付。同時(shí)，得益于ABB軟啟動(dòng)器的節(jié)能功能，當(dāng)負(fù)載小于額定輸出的30％ 時(shí)，軟啟動(dòng)器可以自動(dòng)優(yōu)化功率因效角從而達(dá)到節(jié)能的目的。根據(jù)實(shí)際測(cè)試得出的結(jié)果，ABB軟啟動(dòng)器進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)后，可以最高節(jié)省10％左右的能量消耗。另外，某些負(fù)載，比如水泵，在停車(chē)的時(shí)候，由于水錘效應(yīng)，有可能會(huì)造成水管湍震。這時(shí)，一定需要借助軟啟動(dòng)器的軟停車(chē)功能來(lái)消除水錘效應(yīng)。

四、應(yīng)用實(shí)例：

OABB成都辦事處曾經(jīng)幫助客戶(hù)進(jìn)行一個(gè)項(xiàng)目改造，客戶(hù)是一個(gè)礦廠，使用的是一臺(tái)250KW 的風(fēng)機(jī)用于抽風(fēng)。馬達(dá)與風(fēng)葉之間由5條傳輸皮帶和一個(gè)變速箱構(gòu)成的傳動(dòng)系聯(lián)接。原來(lái)在沒(méi)有安裝軟啟動(dòng)器時(shí)，每三個(gè)月該礦要停產(chǎn)一天用于更換皮帶和變速箱。同時(shí)�？蛻�(hù)發(fā)現(xiàn)每次電機(jī)起動(dòng)時(shí)，皮帶傳動(dòng)有嚴(yán)重的打滑現(xiàn)象。造成了較大的能量損耗。

◆ 當(dāng)客戶(hù)選用了一臺(tái)PSDH470以后，整個(gè)情況有巨大的改觀。首先皮帶的使用壽命提高十倍。而變速箱使用至今仍未更換。工廠再也不因此而停產(chǎn)了。另外，皮帶的數(shù)量減少到只用三根。大大提高了傳動(dòng)的效率。同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的皮帶打滑現(xiàn)象也被消除。原來(lái)由于停產(chǎn)和更換零件的費(fèi)用被大大地節(jié)省了下來(lái)。